专利名称：可冗余配备的绝缘检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可冗余配备的绝缘检测系统。
背景技术：
在不接地系统(IT系统)的高压直流回路中，高压直流总线对地(例如机壳)的绝缘特性降低会导致人员触电、设备损害等事故，严重时还会造成重大生命财产损失，因此必须对高压直流系统的绝缘状况进行定时检测和有效监控，以避免事故的发生。使用多台绝缘检测设备对高压直流系统的绝缘状况进行检测(即采用冗余设计方式)，能够降低单台绝缘检测设备由于故障不能正常工作的情况下给整个高压直流系统带 来的风险，从而提高整个高压直流系统的安全性和可靠性。如图I所示，是现有技术中两台绝缘检测设备同时工作时的电阻等效电路。V+是高压直流输出的正极，V-是高压直流输出的负极。GND为参考地，其代表大地或机壳地。电阻R_H是高压直流输出的正极对GND的等效绝缘电阻，电阻R_L是高压直流输出的负极对GND的等效绝缘电阻。电阻R3、电阻R4为绝缘检测设备I并入被测高压直流系统的等效电阻，电阻R5、电阻R6为绝缘检测设备2并入被测高压直流系统的等效电阻。当电阻R3、电阻R4的阻值和电阻R5、电阻R6的阻值小于甚至远小于电阻R_H、电阻R_L时，被测高压直流系统绝缘等级受到的影响比单台绝缘检测设备并入高压直流系统时要严重得多。当绝缘检测设备I未得知绝缘检测设备2的存在时，测得的绝缘阻值将不再是电阻R_H、电阻R_L，而分别是电阻R_H与电阻R5的并联阻值、电阻R_L与电阻R6的并联阻值，此值不能准确地评判被测高压直流系统的绝缘等级，同理绝缘检测设备2的检测结果也是一样。现有的绝缘检测设备在对高压直流系统进行绝缘检测的过程中，会向被测高压直流系统引入阻性负载，并降低高压直流系统的绝缘等级，导致现有的绝缘检测设备普遍存在不能冗余配备的问题，使得用于提高整个高压直流系统的安全性和可靠性的冗余设计方式受到了阻碍。在这种情况下，系统绝缘检测功能的可靠性仅仅依赖于单台绝缘检测设备，使得整个高压直流系统达不到高可靠性和高安全等级的要求，存在安全隐患。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种可冗余配备的绝缘检测系统，能够降低绝缘检测设备在测试过程对被测高压直流系统绝缘等级的影响，允许多台绝缘检测设备在同一被测高压直流系统中冗余配备，并支持多台绝缘检测设备之间的在线互检，提高整个高压直流系统的安全性和可靠性。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种可冗余配备的绝缘检测系统，其包括N台接入被测高压直流系统的绝缘检测设备，N是大于I的整数；绝缘检测设备包括电阻可控绝缘检测电路、微处理器和通信模块；电阻可控绝缘检测电路包括电阻网络和采样电路；电阻网络由可控电阻组成，且接入被测高压直流系统的高压直流总线和参考地之间，用于高压衰减；采样电路用于对高压衰减后的电势差信号进行检测；微处理器用于控制调整电阻网络的电阻值，并对采样电路检测到的电势差信号进行计算处理，获得高压直流总线对参考地的绝缘电阻值；N台绝缘检测设备的通信�？橥ü驳耐ㄐ抛芟吡樱韵嗷ゴ渚导觳饨峁翱刂漆苣亢�。 作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述绝缘检测设备包括第一输入端和第二输入端，第一输入端连接所述高压直流输出的正极，第二输入端连接所述高压直流输出的负极；第一输入端对参考地的等效电阻为第一等效电阻，第二输入端对参考地的等效电阻为第二等效电阻；所述高压直流输出的正极对参考地的等效绝缘电阻为电阻R_H，所述高压直流输出的负极对参考地的等效绝缘电阻为电阻R_L ；在检测过程中，控制调整N台绝缘检测设备的电阻网络中的可控电阻的电阻值，使N台绝缘检测设备的第一等效电阻的并联值大于电阻R_H的阻值，使N台绝缘检测设备的第二等效电阻的并联值大于电阻R_L的阻值。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述绝缘检测设备通过通信�？榻邮障嗔诰导觳馍璞傅耐ㄖⅲ竦媒尤胪槐徊飧哐怪绷飨低车木导觳馍璞傅呐渲眯畔ⅲ凰鼍导觳馍璞傅奈⒋砥鞲菟鼍导觳馍璞傅呐渲眯畔⒐菇ň底柚导扑隳Ｐ停霾裳缏芳觳獾降牡缡撇钚藕糯胨鼍底柚导扑隳Ｐ椭校扑慊竦盟龈哐怪绷髯芟叨圆慰嫉氐木档缱柚�。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述绝缘检测设备通过通信�？橛胂嗔诰导觳馍璞附型ㄐ牛竦孟嗔诰导觳馍璞傅木导觳饨峁凰鼍导觳馍璞傅奈⒋砥骰褂糜诤硕运鱿嗔诰导觳馍璞傅木导觳饨峁卸纤鱿嗔诰导觳馍璞甘欠穹⑸收�。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述电阻网络包括第一可控电阻、第二可控电阻和采样电阻，采样电路包括可控电压源和电压跟随器电路；所述第一可控电阻的第一端连接高压直流输出的正极，所述第一可控电阻的第二端连接所述第二可控电阻的第一端，所述第二可控电阻的第二端连接高压直流输出的负极；所述可控电压源的负极连接参考地，所述可控电压源的正极连接所述采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端连接所述第一可控电阻的第二端；所述采样电阻两端的电势差信号传输至所述电压跟随器电路的电压输入端。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述采样电阻为可控电阻。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述电压跟随器电路包括运算放大器，运算放大器的同相输入端连接所述采样电阻的第二端，运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端连接。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述采样电路还包括滤波调理电路，滤波调理电路的输入端连接所述运算放大器的输出端。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述微处理器内置有模数转换器，所述滤波调理电路的输出端连接所述微处理器。作为本发明可冗余配备的绝缘检测系统的一种改进，所述采样电路还包括模数转换电路，所述滤波调理电路的输出端连接所述模数转换电路的模拟信号输入端，所述模数转换电路的数字信号输出端连接所述 微处理器。相对于现有技术，本发明实施例提供的可冗余配备的绝缘检测系统包括多台绝缘检测设备，绝缘检测设备采用动态可控电阻构建接入高压直流总线和参考地之间的电阻网络，通过动态控制和调配电阻网络中各电阻的阻值，能够降低绝缘检测设备在测试过程对被测高压直流系统绝缘等级的影响，允许多台绝缘检测设备在同一被测高压直流系统中冗余配备。此外，接入同一被测高压直流系统的绝缘检测设备通过通信总线互联，支持多台绝缘检测设备之间的在线互检，提高了整个高压直流系统的安全性和可靠性。
以下结合附图
和具体实施方式
，对本发明可冗余配备的绝缘检测系统详细说明，其中图I是现有技术中两台绝缘检测设备同时工作时的电阻等效电路。图2是本发明提供的可冗余配备的绝缘检测系统的一个实施例的结构示意图。图3是本发明提供的绝缘检测设备的电阻可控绝缘检测电路的一个实施例的结构示意图。图4是本发明提供的可冗余配备的绝缘检测系统中两台绝缘检测设备的电阻等效电路。
具体实施例方式为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式
，对本发明进行进一步清楚、完整的说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式
仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。如图2所示，是本发明提供的可冗余配备的绝缘检测系统的一个实施例的结构示意图。V+是高压直流输出的正极，V-是高压直流输出的负极。GND为参考地，其代表大地或机壳地。电阻R_H是高压直流输出的正极对GND的等效绝缘电阻，电阻R_L是高压直流输出的负极对GND的等效绝缘电阻。本实施例提供的可冗余配备的绝缘检测系统包括N台接入被测高压直流系统的绝缘检测设备，N是大于I的整数。例如，如图2所示，可冗余配备的绝缘检测系统包括绝缘检测设备I和绝缘检测设备2，两台绝缘检测设备接入同一被测高压直流系统中，用于检测高压直流系统的绝缘状况。其中，绝缘检测设备包括电阻可控绝缘检测电路、微处理器和通信�？�。具体的，电阻可控绝缘检测电路包括电阻网络和采样电路。电阻网络由可控电阻组成，且接入被测高压直流系统的高压直流总线和参考地GND之间，用于高压衰减；采样电路用于对高压衰减后的电势差信号进行检测。在具体实施当中，电阻网络的阻值的调节，可通过带开关的电阻阵列等方式来实现。微处理器用于控制调整电阻网络的电阻值，并对采样电路检测到的电势差信号进行计算处理，获得高压直流总线对参考地的绝缘电阻值。N台绝缘检测设备的通信�？橥ü驳耐ㄐ抛芟吡樱韵嗷ゴ渚导觳饨峁翱刂漆苣亢�。其中，绝缘检测设备包括第一输入端和第二输入端，第一输入端连接高压直流输出的正极，第二输入端连接高压直流输出的负极；第一输入端对参考地的等效电阻为第一等效电阻，第二输入端对参考地的等效电阻为第二等效电阻； 高压直流输出的正极对参考地的等效绝缘电阻为电阻R_H，高压直流输出的负极对参考地的等效绝缘电阻为电阻R_L ；在检测过程中，控制调整N台绝缘检测设备的电阻网络的电阻值，使N台绝缘检测设备的第一等效电阻的并联值大于电阻R_H的阻值，使N台绝缘检测设备的第二等效电阻的并联值大于电阻R_L的阻值。进一步的，绝缘检测设备通过通信模块接收相邻绝缘检测设备的通知消息，获得接入同一被测高压直流系统的绝缘检测设备的配置信息。绝缘检测设备的微处理器根据绝缘检测设备的配置信息构建绝缘阻值计算模型，将采样电路检测到的电势差信号代入绝缘阻值计算模型中，计算获得高压直流总线对参考地的绝缘电阻值。此外，绝缘检测设备还通过通信�？橛胂嗔诰导觳馍璞附型ㄐ牛竦孟嗔诰导觳馍璞傅木导觳饨峁�。绝缘检测设备的微处理器还用于核对相邻绝缘检测设备的绝缘检测结果，判断相邻绝缘检测设备是否发生故障。如图3所示，是本发明提供的绝缘检测设备的电阻可控绝缘检测电路的一个实施例的结构示意图。本发明实施例提供的电阻可控绝缘检测电路包括电阻网络和采样电路，具体如下电阻网络包括第一可控电阻R1、第二可控电阻R2和采样电阻Rs ;采样电路包括可控电压源Us和电压跟随器电路。优选的，采样电阻Rs为可控电阻。其中，第一可控电阻Rl的第一端连接高压直流输出的正极V+，第一可控电阻Rl的第二端连接第二可控电阻R2的第一端，第二可控电阻R2的第二端连接高压直流输出的负极V-。可控电压源Us的负极连接参考地GND，可控电压源Us的正极连接采样电阻Rs的第一端，采样电阻Rs的第二端连接第一可控电阻Rl的第二端；采样电阻Rs两端的电势差信号传输至电压跟随器电路的电压输入端。更为具体的，电压跟随器电路包括运算放大器Al。如图3所示，运算放大器Al的同相输入端3连接采样电阻Rs的第二端，运算放大器Al的反相输入端2与运算放大器Al的输出端3连接。即运算放大器Al被配置成电压跟随器方式，其输入电压是采样电阻Rs两端的电势差信号，其输出电压Vout是被采样的电势差信号。在本发明的一个可选实施方式中，采样电路还包括滤波调理电路；滤波调理电路的输入端连接运算放大器Al的输出端，滤波调理电路的输出端连接微处理器。其中，微处理器内置有模数转换器。在本实施例中，采样电阻Rs两端的电势差信号依次通过电压跟随器、滤波调理电路后，传输至微处理器。当然，本发明还可以省略滤波调理电路，直接将电压跟随器输出的电势差信号传输到模数转换单元。在本发明的另一个可选实施方式中，采样电路还包括滤波调理电路和模数转换电路；滤波调理电路的输入端连接运算放大器Al的输出端，滤波调理电路的输出端连接模数转换电路的模拟信号输入端，模数转换电路的数字信号输出端连接微处理器。其中，微处理器可以采用一般的未集成模数转换器的微处理器芯片。在本实施例中，采样电阻Rs两端的电势差信号依次通过电压跟随器、滤波调理电路和模数转换电路后，传输至微处理器。需要说明的是，图3所示的电阻可控绝缘检测电路仅仅是本发明的一个可选实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图2和图4，仅以配置有两台绝缘检测设备的可冗余配备的绝缘检测系统为例，对本发明提供的可冗余配备的绝缘检测系统的工作原理进行详细说明。如图4所示，是本发明提供的可冗余配备的绝缘检测系统中两台绝缘检测设备的电阻等效电路。其中，V+是高压直流输出的正极，V-是高压直流输出的负极。GND为参考地，其代表大地或机壳地。电阻R_H是高压直流输出的正极对GND的等效绝缘电阻，电阻R_L是高压直流输出的负极对GND的等效绝缘电阻。本实施例提供的可冗余配备的绝缘检测系统包括绝缘检测设备I和绝缘检测设备2，两台绝缘检测设备接入同一被测高压直流系统中，用于检测该高压直流系统的绝缘状况。绝缘检测设备I的第一输入端连接高压直流输出的正极V+，绝缘检测设备I的第二输入端连接高压直流输出的负极V-。绝缘检测设备I的第一输入端对参考地GND的等效电阻为第一等效电阻R11，绝缘检测设备I的第二输入端对参考地的等效电阻为第二等效电阻R12。第一等效电阻Rll和第二等效电阻R12是绝缘检测设备I并入被测高压直流系统中的等效电阻。绝缘检测设备2的第一输入端连接高压直流输出的正极V+，绝缘检测设备2的第二输入端连接高压直流输出的负极V-。绝缘检测设备2的第一输入端对参考地GND的等效电阻为第一等效电阻R21，绝缘检测设备2的第二输入端对参考地的等效电阻为第二等效电阻R22。第一等效电阻R21和第二等效电阻R22是绝缘检测设备2并入被测高压直流系统中的等效电阻。绝缘检测设备I和绝缘检测设备2通过通信总线连接，绝缘检测设备I通过接收绝缘检测设备2的通知消息，可得知其他的绝缘检测设备的存在及其电路元件的配置情况，以此构建优化的绝缘阻值计算模型。需要说明的是，在电路结构确定的情况下，本领域技术人员能够根据具体的电路结构来构建绝缘阻值计算模型，在此不对绝缘阻值计算模型进行详细说明。在检测过程中，当一台绝缘检测设备工作时，例如只有绝缘检测设备I正常工作时，通过调整绝缘检测设备I的电阻网络中的可控电阻的阻值，使第一等效电阻Rll大于电阻R_H的阻值，使第二等效电阻R12的阻值大于电阻R_L的阻值。当两台绝缘检测设备同时工作时，动态控制调整两台绝缘检测设备的电阻网络中的可控电阻的阻值，使绝缘检测设备I的第一等效电阻Rll和绝缘检测设备2的第一等效电阻R21的并联值大于电阻R_H的阻值，使绝缘检测设备I的第二等效电阻R12和绝缘检测设备2的第二等效电阻R22的并联值大于电阻R_L的阻值。通过动态调配电阻网络的阻值，将测得的电势差信号代入绝缘阻值计算模型中，从而计算出等效绝缘电阻R_H的阻值和等效绝缘电阻R_L的阻值。而且，本绝缘检测设备在检测高压直流系统的绝缘电阻的同时，还能检测出高压直流电压值，实现了绝缘检测功能与电压检测功能的一体化，大大降低了物料成本。此外，接入同一被测高压直流系统的绝缘检测设备通过通信总线互联，任一绝缘检测设备通过通信�？橛胂嗔诰导觳馍璞附型ㄐ牛芄换竦孟嗔诰导觳馍璞傅木导觳饨峁煌ü硕运鱿嗔诰导觳馍璞傅木导觳饨峁芄慌卸纤鱿嗔诰导觳馍璞甘欠穹⑸收希佣ㄎ怀龉收系�。例如，当绝缘检测设备I的绝缘检测结果与绝缘检测设备2的绝缘检测结果不一致时，且绝缘检测设备I的绝缘检测结果被确认无误时，那么可以确定绝缘检测设备2发生故障。
相对于现有技术，本发明实施例提供的可冗余配备的绝缘检测系统包括多台绝缘检测设备，绝缘检测设备采用动态可控电阻构建接入高压直流总线和参考地之间的电阻网络，通过动态控制和调配电阻网络中各电阻的阻值，能够降低绝缘检测设备在测试过程对被测高压直流系统绝缘等级的影响，允许多台绝缘检测设备在同一被测高压直流系统中冗余配备。此外，接入同一被测高压直流系统的绝缘检测设备通过通信总线互联，支持多台绝缘检测设备之间的在线互检，从而降低了单台绝缘检测设备由于故障不能正常工作的情况下给整个高压直流系统带来的风险，提高了整个系统的可靠性和安全性。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1.一种可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，包括N台接入被测高压直流系统的绝缘检测设备，N是大于I的整数； 所述绝缘检测设备包括电阻可控绝缘检测电路、微处理器和通信�？椋� 所述电阻可控绝缘检测电路包括电阻网络和采样电路；电阻网络由可控电阻组成，且接入被测高压直流系统的高压直流总线和参考地之间，用于高压衰减；采样电路用于对高压衰减后的电势差信号进行检测； 所述微处理器用于控制调整所述电阻网络的电阻值，并对所述采样电路检测到的电势差信号进行计算处理，获得所述高压直流总线对参考地的绝缘电阻值； 所述N台绝缘检测设备的通信�？橥ü驳耐ㄐ抛芟吡樱韵嗷ゴ渚导觳饨峁翱刂漆苣亢�。
2.根据权利要求I所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述绝缘检测设备包括第一输入端和第二输入端，第一输入端连接所述高压直流输出的正极，第二输入端连接所述高压直流输出的负极； 第一输入端对参考地的等效电阻为第一等效电阻，第二输入端对参考地的等效电阻为第二等效电阻； 所述高压直流输出的正极对参考地的等效绝缘电阻为电阻R_H，所述高压直流输出的负极对参考地的等效绝缘电阻为电阻R_L ； 在检测过程中，控制调整所述N台绝缘检测设备的电阻网络中的可控电阻的电阻值，使所述N台绝缘检测设备的第一等效电阻的并联值大于所述电阻R_H的阻值，使所述N台绝缘检测设备的第二等效电阻的并联值大于所述电阻R_L的阻值。
3.根据权利要求2所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述绝缘检测设备通过通信�？榻邮障嗔诰导觳馍璞傅耐ㄖⅲ竦媒尤胪槐徊飧哐怪绷飨低车木导觳馍璞傅呐渲眯畔ⅲ� 所述绝缘检测设备的微处理器根据所述绝缘检测设备的配置信息构建绝缘阻值计算模型，将所述采样电路检测到的电势差信号代入所述绝缘阻值计算模型中，计算获得所述高压直流总线对参考地的绝缘电阻值。
4.根据权利要求3所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述绝缘检测设备通过通信模块与相邻绝缘检测设备进行通信，获得相邻绝缘检测设备的绝缘检测结果； 所述绝缘检测设备的微处理器还用于核对所述相邻绝缘检测设备的绝缘检测结果，判断所述相邻绝缘检测设备是否发生故障。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述电阻网络包括第一可控电阻、第二可控电阻和采样电阻，采样电路包括可控电压源和电压跟随器电路； 所述第一可控电阻的第一端连接高压直流输出的正极，所述第一可控电阻的第二端连接所述第二可控电阻的第一端，所述第二可控电阻的第二端连接高压直流输出的负极； 所述可控电压源的负极连接参考地，所述可控电压源的正极连接所述采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端连接所述第一可控电阻的第二端； 所述采样电阻两端的电势差信号传输至所述电压跟随器电路的电压输入端。
6.根据权利要求5所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述采样电阻为可控电阻。
7.根据权利要求6所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述电压跟随器电路包括运算放大器，运算放大器的同相输入端连接所述采样电阻的第二端，运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端连接。
8.根据权利要求7所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述采样电路还包括滤波调理电路，滤波调理电路的输入端连接所述运算放大器的输出端。
9.根据权利要求8所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述微处理器内置有模数转换器，所述滤波调理电路的输出端连接所述微处理器。
10.根据权利要求8所述的可冗余配备的绝缘检测系统，其特征在于，所述采样电路还包括模数转换电路，所述滤波调理电路的输出端连接所述模数转换电路的模拟信号输入端，所述模数转换电路的数字信号输出端连接所述微处理器。
全文摘要
本发明公开了一种可冗余配备的绝缘检测系统，其包括多台接入被测高压直流系统的绝缘检测设备；绝缘检测设备包括电阻可控绝缘检测电路、微处理器和通信�？椋坏缱杩煽鼐导觳獾缏钒ǖ缱柰绾筒裳缏罚坏缱柰缬煽煽氐缱枳槌桑医尤氡徊飧哐怪绷飨低车母哐怪绷髯芟吆筒慰嫉刂洌徊裳缏酚糜诙愿哐顾ゼ鹾蟮牡缡撇钚藕沤屑觳猓晃⒋砥饔糜诳刂频髡缱柰绲牡缱柚担⒍圆裳缏芳觳獾降牡缡撇钚藕沤屑扑愦恚曰竦酶哐怪绷髯芟叨圆慰嫉氐木档缱柚担欢嗵ň导觳馍璞傅耐ㄐ拍？橥ü驳耐ㄐ抛芟吡�。本发明可实现多台绝缘检测设备在同一被测高压直流系统中冗余配备，提高整个高压直流系统的安全性和可靠性。
文档编号G01R31/12GK102798807SQ20121028537
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者敖翔, 成勇 申请人:宁德新能源科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
